CN113352242A - 一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫及其应用 - Google Patents
一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113352242A CN113352242A CN202110600820.4A CN202110600820A CN113352242A CN 113352242 A CN113352242 A CN 113352242A CN 202110600820 A CN202110600820 A CN 202110600820A CN 113352242 A CN113352242 A CN 113352242A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polishing pad
- fixed abrasive
- polishing
- heat
- workpiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 167
- 230000006870 function Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 38
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 11
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical group C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 9
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 9
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BCKXLBQYZLBQEK-KVVVOXFISA-M Sodium oleate Chemical compound [Na+].CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O BCKXLBQYZLBQEK-KVVVOXFISA-M 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 8
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 8
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- NWZBFJYXRGSRGD-UHFFFAOYSA-M sodium;octadecyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O NWZBFJYXRGSRGD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 6
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001676 gahnite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M sodium octadecanoate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 14
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 9
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 5
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 4
- XKUYOJZZLGFZTC-UHFFFAOYSA-K lanthanum(iii) bromide Chemical compound Br[La](Br)Br XKUYOJZZLGFZTC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- -1 sodium dodecyl benzene sulfonate anions Chemical class 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
- B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
Abstract
本发明提供了一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫及其应用，抛光垫由减磨散热剂、分散剂、磨粒、结合剂均匀混合固化而成。其中减磨散热剂用于降低固结磨料抛光垫的摩擦系数、减小磨损，同时提高润滑散热等功能，分散剂用于分散减磨散热剂中的碳纳米材料及纳米颗粒，降低粒子团聚的现象。本发明的固结磨料抛光垫在抛光加工时无需添加液体抛光介质就能实现减磨散热，解决了抛光液大量浪费的问题；磨料利用率高，降低了抛光成本；减小了有害化学物品对环境的污染；同时还能实现润滑散热，降低抛光加工中的摩擦磨损，提高加工效率和工件的表面质量；增加抛光垫的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于超精密加工领域，涉及一种抛光加工工具，特别涉及一种具有减磨散热功能的抛光垫，具体的说是一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫及其应用。
背景技术
随着光学、光电学和IC产业的飞速发展，高效高质量的抛光需求日益增加。固结磨料抛光以其优越的全局平坦化、效率高、加工表面质量优以及加工面选择性强等优点成为新一代抛光加工的发展趋势。但现有的固结磨料抛光垫在加工过程需添加抛光液进行润滑散热，这就导致了抛光液的消耗量大，利用率低，加工成本变高，废液处理困难，且对环境有污染等问题。因此，在抛光过程中避免抛光液带来诸多问题的同时还能实现润滑散热、减小摩擦磨损成为了急需解决的加工难点。
目前具有减磨散热功能的抛光工具大多采用外部添加润滑剂的结构设计，中国专利CN208811852U公开了一种表面润滑的抛光磨头，抛光磨头外表面沿圆周开设有润滑槽，通过其内部的润滑剂，从而达到抛光磨头表面的润滑效果。中国专利CN211414855U公开了一种具有散热结构的磨具,包括导热块、磨具本体、散热机构和散热条。中国专利CN211103510U公开了一种自润滑的抛光轮，由自润滑抛光材料氧化铝、氧化硅、金刚石、氧化铈金属抛光粉中的一种或以上混合硅胶和粘合剂而制成。以上具备减磨散热功能的抛光工具主要依靠结构设计以及添加液体抛光介质进行减磨散热，抛光工序复杂、抛光液消耗大、加工成本高且对环境不友好，液体抛光介质带来的问题并不能解决、减磨散热的效果并不突出。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是针对需要添加液体抛光介质进行减磨散热从而造成的抛光液利用率低、成本高、对环境有污染等问题，提供了一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫。
本发明的技术方案是：一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，固结磨料抛光垫主要由减磨散热剂、分散剂、磨粒、结合剂均匀混合固化而成；所述减磨散热剂质量百分比为4～16%，所述分散剂质量百分比为0.4～4%，所述磨粒质量百分比为30～80%，其余为结合剂。
进一步的，所述减磨散热剂为富勒烯、碳纳米管、石墨烯、金刚石纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、ZnAl2O4纳米颗粒、SiC纳米颗粒、MoS2纳米颗粒或TiO2纳米颗粒中的一种或一种以上的组合，粒径在2～200nm之间。
进一步的，所述分散剂为硬酯酸钠、十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、铝酸钠、油酸钠、柠檬酸铵、聚羧酸盐或羧甲基纤维素中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述磨粒为金刚石、氧化铈、氧化铝、二氧化硅、氧化铬、铬刚玉或氧化铁中的一种或一种以上的组合，粒径在0.5~5µm之间。
本申请还提供上述具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫的应用，使用如上所述固结磨料抛光垫抛光工件，在抛光过程中，将所述固结磨料抛光垫直接与工件接触，对工件施加压力，并使所述固结磨料抛光垫与工件相对转动，抛光所述工件表面直至其表面质量达到要求。
进一步的，所述固结磨料抛光垫抛光的参数配置为：抛光压强不超过40kPa，抛光垫转速不超过300rpm，工件转速不超过300rpm。
作为本申请的一种优选实施方案，所述工件为半导体、玻璃、光学晶体、陶瓷、金属材料。
有益效果
本发明的固结磨料抛光垫在抛光加工时无需添加液体抛光介质就能实现减磨散热，解决了抛光液大量浪费的问题，且利用率高，大大降低了抛光成本，减小了有害化学物品对环境的污染。
本发明的固结磨料抛光垫在抛光过程中，减磨散热剂中的碳纳米材料及纳米颗粒会随着抛光垫和工件的摩擦自动释放至抛光区进行作用，形成一层润滑膜，能有效降低抛光垫的摩擦系数。
本发明的固结磨料抛光垫在抛光过程中，摩擦释放的碳纳米材料及纳米颗粒会在抛光对偶面间起一种类似“微轴承”的作用，减小了摩擦磨损，提高了工件的表面质量。
本发明的固结磨料抛光垫中的纳米颗粒热传导系数高，传热效率快，冷却效果好，且具有耐高压高温性能，抵抗高温不易被熔化破坏，可以有效的散热，提高抛光过程的稳定性。
本发明的固结磨料抛光垫在抛光过程中，部分磨屑会被碳纳米材料及纳米颗粒形成的吸附膜带走，减少了磨粒对磨屑的粘附，磨屑不容易堵塞在抛光垫孔隙中，降低了抛光垫的磨损，从而提高了抛光垫的使用寿命。
本发明的固结磨料抛光垫在抛光过程中释放的纳米颗粒可填补至工件孔穴及损伤位置，起到了一定的修复作用；较硬的颗粒也可与磨粒共同参与摩擦，相当于类抛光作用，降低了工件的表面粗糙度，进一步提高工件的表面质量。
本发明的固结磨料抛光垫在抛光加工时无需添加液体抛光介质就能实现减磨散热，抛光垫具备的减磨散热特性能有效解决无液体抛光介质加工中的摩擦磨损严重、温度过高、固相反应不稳定等问题。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步的说明。
本申请提供了一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，固结磨料抛光垫中包含减磨散热剂、分散剂、磨粒以及结合剂。
所述减磨散热剂为富勒烯、碳纳米管、石墨烯、金刚石纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、ZnAl2O4纳米颗粒、SiC纳米颗粒、MoS2纳米颗粒或TiO2纳米颗粒中的一种或一种以上的组合，粒径在2～200nm之间，质量百分比为4～16%。
所述减磨散热剂中的碳纳米材料及纳米颗粒随着抛光过程中抛光垫和工件的摩擦，从抛光垫中自释放到抛光区，形成润滑膜在抛光垫和工件间起润滑作用，在对偶面间起到一定的“微轴承”的作用，大幅降低摩擦磨损，同时部分磨屑被碳纳米材料及纳米颗粒形成的吸附膜带走，减少了磨粒对于磨屑的粘附，磨屑不容易堵塞在抛光垫的孔隙中，降低了抛光垫的摩擦系数，减小了摩擦磨损，提高了抛光垫的寿命。碳纳米材料及纳米颗粒由于尺寸较小，释放后可填补至工件孔穴及损伤位置，起到了一定的修复作用。较硬的纳米颗粒也可与磨粒共同参与摩擦，相当于类抛光作用，也能起到降低工件表面粗糙度的作用，同时由于纳米颗粒的热传导系数高，传热效率高，冷却效果好，具有耐高压高温性能，抵抗高温不被熔化破坏，在抛光过程中可以有效的散热，提高固相反应的稳定性。但添加的减磨散热剂含量需要适量，过高会导致团聚现象严重，过少时减磨散热效果不明显。
所述分散剂为硬酯酸钠、十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、铝酸钠、油酸钠、柠檬酸铵、聚羧酸盐或羧甲基纤维素中的一种或一种以上的组合，质量百分比为0.4～4%。
所述分散剂用于分散抛光垫中的碳纳米材料及纳米颗粒，降低粒子团聚现象，提高减磨散热剂的作用性能从而提高抛光垫的整体性能。六偏磷酸钠等无机分散剂在分散体系中与颗粒表面结合或吸附，通过表面改性的方式增加粒子间的排斥作用，十二烷基苯磺酸钠阴离子等表面活性剂通过吸附在颗粒表面进行胶束自组装实现亲水性增溶，聚羧酸盐等高聚物大分子吸附在颗粒表面形成枝节性立体结构的空间位阻效应，可以有效阻隔颗粒的团聚。分散剂的质量百分比根据减磨散热剂确定，以确保碳纳米材料或纳米颗粒的有效分散不团聚。
所述磨粒为金刚石、氧化铈、氧化铝、二氧化硅、氧化铬、铬刚玉或氧化铁中的一种或一种以上的组合，粒径在0.5~5µm之间，质量百分比为30～80%。
本申请还提供上述具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫的应用，使用如上所述固结磨料抛光垫抛光工件，在抛光过程中，将所述固结磨料抛光垫直接与工件接触，对工件施加压力，并使所述固结磨料抛光垫与工件相对转动，抛光所述工件表面直至其表面质量达到要求。
进一步的，所述固结磨料抛光垫抛光的参数配置为：抛光压强不超过40kPa，抛光垫转速不超过300rpm，工件转速不超过300rpm。。
作为本申请的一种优选实施方案，所述工件为半导体、玻璃、光学晶体、陶瓷、金属材料。
实施例一
制备具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，抛光垫中减磨散热剂为TiO2（或金刚石、ZnO、ZnAl2O4、SiC、MoS2），含量为4.2g，粒径为40nm，分散剂为六偏磷酸钠（或十二烷基苯磺酸钠、聚羧酸盐、羧甲基纤维素），含量为0.8g，磨粒为氧化铈（或氧化铝、二氧化硅、氧化铬、铬刚玉、氧化铁），含量为25g，粒径为1.5µm，其余成分为结合剂。使用该固结磨料抛光垫对溴化镧晶体进行抛光，抛光压强为9kPa，抛光垫转速为55rpm，晶体转速为 58rpm，偏心距为80mm，抛光时间为20min。
抛光的相对摩擦作用使得TiO2纳米颗粒从抛光垫中释放并作用于溴化镧和抛光垫之间，在接触表面形成滚动，支撑作用，将滑动摩擦变成滑动和滚动摩擦，降低了摩擦系数，部分磨屑被TiO2吸附膜带走，减小了氧化铈磨粒对于磨屑的粘附，部分TiO2颗粒沉积到溴化镧表面凹坑划痕处进行一定程度的修补作用，降低了表面的粗糙度，同时TiO2纳米颗粒具有良好的热传导和热稳定性，将摩擦产生的热量有效的进行散发。
抛光溴化镧晶体的材料去除率为275nm/min，表面粗糙度Ra为1.64nm，晶体表面质量优异，原子力显微镜下观察划痕较少，抛光垫磨损较小，同比传统固结磨料垫抛光性能显著提升。
实施例二
制备具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，抛光垫中减磨散热剂为石墨烯（或富勒烯、碳纳米管），含量为4.8g，粒径为35nm，分散剂为十二烷基苯磺酸钠 (或油酸钠、十八烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、铝酸钠)，含量为1.1g，磨粒为二氧化硅（或氧化铈、氧化铝、氧化铬、铬刚玉、氧化铁），含量为28g，粒径为3µm，其余成分为结合剂。使用该固结磨料抛光垫对软脆铌酸锂晶体进行抛光，抛光压强为10kPa，抛光垫转速为60rpm，晶体转速为65rpm，偏心距为80mm，抛光时间为10min。
抛光过程中由于摩擦接触作用，石墨烯从抛光垫中释放并吸附在铌酸锂晶体和抛光垫的表面，形成一层润滑膜，从而降低了摩擦接触，减小抛光垫对晶体的磨损，且由于石墨烯尺寸较小，部分沉积到铌酸锂晶体表面的划痕、凹坑处，对晶体进行一定程度的修补作用，同时石墨烯具有良好的热传导和热稳定性，将摩擦产生的热量有效的进行散发，保证了抛光过程的稳定性。
抛光铌酸锂晶体的材料去除率为262nm/min，表面粗糙度Ra为3.75nm，晶体表面光滑平坦，原子力显微镜下观察基本无划痕，类似镜面效果，抛光垫磨损较小，同比传统固结磨料垫抛光性能显著提升。
实施例三
制备具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，抛光垫中减磨散热剂为ZnAl2O4（或金刚石、ZnO、SiC、MoS2、TiO2）纳米颗粒，含量为4.4g，粒径为20nm，分散剂为油酸钠（或油酸钠、十八烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、铝酸钠），含量为0.9g，磨粒为铬刚玉(或氧化铝、二氧化硅、氧化铬、氧化铁)，含量为23g，粒径为2.5µm，其余成分为结合剂。使用该固结磨料抛光垫对LBO晶体进行抛光，抛光压强为14kPa，抛光垫转速为70rpm，晶体转速为72rpm,偏心距为80mm，抛光时间为25min。
抛光过程中由于相对摩擦作用，ZnAl2O4纳米颗粒从抛光垫中释放并在LBO晶体和抛光垫之间形成滚动轴承效应，减小了晶体和抛光垫之间造成的摩擦损伤，由于尺寸较小，部分ZnAl2O4纳米颗粒会沉积到LBO晶体表面凹坑或划痕处进行一定程度的修补作用，同时ZnAl2O4纳米颗粒具有良好的热传导和热稳定性，将摩擦产生的热量有效的进行散发。
抛光铌酸锂晶体的材料去除率为138nm/min，表面粗糙度Ra为1.52nm，晶体表面粗糙度低，表面质量优异，原子力显微镜下观察无划痕，抛光垫磨损较小，同比传统固结磨料垫抛光性能显著提升。
实施例四
制备具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，抛光垫中减磨散热剂为富勒烯（或石墨烯、碳纳米管），含量为5g，粒径为35nm，分散剂为油酸钠(十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、铝酸钠1.2g，磨粒为氧化铝（或氧化铈、二氧化硅、氧化铬、铬刚玉、氧化铁），含量30g，粒径3.5µm，其余成分为结合剂。使用该固结磨料抛光垫对软脆氟化钙晶体进行抛光，抛光压强为8kPa，抛光垫转速为40rpm，晶体转速为45rpm，偏心距为80mm，抛光时间20min。
抛光过程中由于摩擦接触作用，富勒烯从抛光垫中释放并吸附在氟化钙晶体和抛光垫之间，形成一层润滑膜，减小摩擦面之间的接触，从而避免过大磨粒对晶体造成的非抛光损伤，当摩擦面受损时，部分富勒烯沉积到氟化钙晶体表面的划痕、凹坑处，对晶体进行一定程度的修补作用，提高表面质量。
抛光氟化钙的材料去除率为263nm/min，表面粗糙度Ra为3.02nm，晶体表面光滑平坦，原子力显微镜下观察划痕少且浅，抛光垫磨损较小，同比传统固结磨料垫抛光性能显著提升。
实施例五
制备具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，抛光垫中减磨散热剂为SiC（或金刚石、ZnO、ZnAl2O4、MoS2、TiO2）纳米颗粒，含量为4.8g，粒径为80nm，分散剂为硬酯酸钠(或十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、铝酸钠、油酸钠)，含量为1.1g，磨粒为金刚石（或氧化铈、二氧化硅、氧化铬、铬刚玉），含量为28g，粒径为3µm，其余成分为结合剂。使用该固结磨料抛光垫对蓝宝石进行抛光，抛光压强为24kPa，抛光垫转速为80rpm，晶体转速为75rpm，偏心距为80mm，抛光时间为30min。
抛光过程中由于摩擦作用，SiC纳米颗粒从抛光垫中释放并作用于蓝宝石和抛光垫之间，形成滚珠效应，在接触表面起到滚动、支撑的作用，从而降低了摩擦系数，减小蓝宝石非抛光的损伤，部分纳米颗粒会沉积吸附到蓝宝石受损伤的表面进行一定程度的修补作用，进一步的提高蓝宝石的表面质量。
抛光蓝宝石的材料去除率为243nm/min，表面粗糙度Ra为3.46nm，原子力显微镜下观察划痕较少，表面质量良好，抛光垫磨损较小，同比传统固结磨料垫抛光性能显著提升。
以上所述，仅是针对本发明的基本工作原理、工作流程以及较佳实现方式的概要描述而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本行业的技术人员以及业务人员，在不脱离本发明技术原理和实现方式的前提下，可能对本发明涉及的简单结构变换、各种变化和改进、以及本发明中实现优点的一个或者多个，均应视作本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，其特征是：固结磨料抛光垫主要由减磨散热剂、分散剂、磨粒、结合剂均匀混合固化而成；所述减磨散热剂质量百分比为4～16%，所述分散剂质量百分比为0.4～4%，所述磨粒质量百分比为30～80%，其余为结合剂。
2.根据权利要求1所述的一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，其特征是：所述减磨散热剂为富勒烯、碳纳米管、石墨烯、金刚石纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、ZnAl2O4纳米颗粒、SiC纳米颗粒、MoS2纳米颗粒或TiO2纳米颗粒中的一种或一种以上的组合，粒径在2～200nm之间。
3.根据权利要求1所述的一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，其特征是：所述分散剂为硬酯酸钠、十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、铝酸钠、油酸钠、柠檬酸铵、聚羧酸盐或羧甲基纤维素中的一种或一种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫，其特征是：所述磨粒为金刚石、氧化铈、氧化铝、二氧化硅、氧化铬、铬刚玉或氧化铁中的一种或一种以上的组合，粒径在0.5~5µm之间。
5.一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫的应用，其特征是：使用如权利要求1所述的固结磨料抛光垫抛光工件，在抛光过程中，将所述固结磨料抛光垫直接与工件接触，对工件施加压力，并使所述固结磨料抛光垫与工件相对转动，抛光所述工件表面直至其表面质量达到要求。
6.根据权利要求5所述的一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫的应用，其特征是：所述固结磨料抛光垫抛光的参数配置为：抛光压强不超过40kPa，抛光垫转速不超过300rpm，工件转速不超过300rpm。
7.根据权利要求5所述的一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫的应用，其特征是：所述工件为半导体、玻璃、光学晶体、陶瓷、金属材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110600820.4A CN113352242A (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110600820.4A CN113352242A (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113352242A true CN113352242A (zh) | 2021-09-07 |
Family
ID=77530420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110600820.4A Pending CN113352242A (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113352242A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116160355A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-05-26 | 上海芯谦集成电路有限公司 | 一种散热抛光垫及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1903510A (zh) * | 2006-08-03 | 2007-01-31 | 南京航空航天大学 | 冷冻纳米磨料抛光垫及其制备方法 |
| CN101130238A (zh) * | 2007-09-21 | 2008-02-27 | 南京航空航天大学 | 用于化学机械抛光的分层冷冻磨料抛光垫及其制备方法 |
| CN103072097A (zh) * | 2013-01-19 | 2013-05-01 | 河南工业大学 | Mc尼龙玻璃抛光盘及其制造方法 |
| CN110052917A (zh) * | 2019-04-27 | 2019-07-26 | 安徽工程大学 | 一种基于固结磨料技术的蓝宝石抛光加工方法 |
| CN209754880U (zh) * | 2018-12-07 | 2019-12-10 | 天津大学 | 一种固结磨料自锐性磨抛的研磨工具 |
| CN111775071A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-10-16 | 大连理工大学 | 一种用于加工硬脆材料的抛光轮及其制备方法 |
-
2021
- 2021-05-31 CN CN202110600820.4A patent/CN113352242A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1903510A (zh) * | 2006-08-03 | 2007-01-31 | 南京航空航天大学 | 冷冻纳米磨料抛光垫及其制备方法 |
| CN101130238A (zh) * | 2007-09-21 | 2008-02-27 | 南京航空航天大学 | 用于化学机械抛光的分层冷冻磨料抛光垫及其制备方法 |
| CN103072097A (zh) * | 2013-01-19 | 2013-05-01 | 河南工业大学 | Mc尼龙玻璃抛光盘及其制造方法 |
| CN209754880U (zh) * | 2018-12-07 | 2019-12-10 | 天津大学 | 一种固结磨料自锐性磨抛的研磨工具 |
| CN110052917A (zh) * | 2019-04-27 | 2019-07-26 | 安徽工程大学 | 一种基于固结磨料技术的蓝宝石抛光加工方法 |
| CN111775071A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-10-16 | 大连理工大学 | 一种用于加工硬脆材料的抛光轮及其制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116160355A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-05-26 | 上海芯谦集成电路有限公司 | 一种散热抛光垫及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5281758B2 (ja) | 研磨用組成物 | |
| US5899794A (en) | Texturing method | |
| TWI481680B (zh) | 用於鎳－磷記憶碟之拋光組合物 | |
| US8105135B2 (en) | Polishing slurries | |
| JP2008229794A (ja) | 超砥粒メタルボンド砥石 | |
| CN113352242A (zh) | 一种具有减磨散热功能的固结磨料抛光垫及其应用 | |
| WO2006075527A1 (ja) | ＧａＮ基板の研磨方法 | |
| JP5620300B2 (ja) | 結晶材料からなる被研磨物を研磨するための研磨盤とその製造方法、及び研磨方法 | |
| JPH10296610A (ja) | 研磨方法 | |
| JP3975047B2 (ja) | 研磨方法 | |
| JP4573492B2 (ja) | 合成砥石 | |
| JP2010228009A (ja) | 研磨用パッド及び研磨方法 | |
| KR20030091955A (ko) | 충전 억제 처리제 | |
| JP3728950B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び平坦化加工装置 | |
| JP3688488B2 (ja) | 固定砥粒加工工具 | |
| EP4342633A2 (en) | Synthetic grindstone, synthetic grindstone assembly, and manufacturing method of synthetic grindstone field | |
| JP4621441B2 (ja) | 研磨具および研磨具の製造方法 | |
| TWI325009B (en) | A polishing abrasive compound and a method for making same | |
| JP3818445B2 (ja) | パッドレス研磨定盤及び方法 | |
| JP2003214435A (ja) | 微小硬質研磨ボールとその製造方法及び装置 | |
| JP4076852B2 (ja) | 微小うねり低減剤 | |
| JP2000328045A (ja) | 研磨剤組成物 | |
| JP2007260853A (ja) | 非晶質ガラスの研磨方法 | |
| JP4554799B2 (ja) | フッ素樹脂をベースとした研磨工具 | |
| JP2005349542A (ja) | 砥石およびそれの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210907 |